Покровский В.Н. Введение в термодинамику сложных систем. Принципы и некоторые приложения

М.: Сетевая публикация, 2011. — XII + 304 с.: ил.В этой книге обсуждаются феноменологические основы описания очень сложных систем и формулируются основные принципы неравновесной термодинамики как универсального фундамента теории больших систем, с которыми нам приходится встречаться в реальности. Термодинамика предоставляет нам метод феноменологического описания поведения макроскопических тел, который применим к любой системе, как бы сложна и велика она ни была, и примерами которых являются популяции биологических особей и, среди них, популяция человека с особыми подсистемами: народным хозяйством, денежной системой, наукой и т.д. Ко всем этим сложным системам могут быть применимы законы термодинамики; вопрос только в том, как их сформулировать. Автор исходит из того, что сложные системы существуют в термодинамически неравновесных состояниях, для описания которых необходимы феноменологические внутренние переменные, ответственные за динамику системы, и содержанием исследования конкретной системы является выяснение того, каков набор переменных, необходимых для описания.Не следует принимать эту книгу за учебник термодинамики или какой-либо другой конкретной дисциплины, она является введением в метод феноменологического описания, используемый во всех областях знаний. Для того, чтобы быть специалистом в конкретной области, нужно обращаться к специальной литературе и затратить немало усилий.Книга предназначена студентам, изучающим прикладную математику, но может оказаться полезной и студентам других специальностей, от физики до обществоведения. В какой-то мере и просто заинтересованные читатели могут использовать книгу для самообразования.Фундаментальные принципы неравновесной термодинамики
Состав термодинамической систем
Изменение энергии при изменении состава.
Эмпирическое условие равновесия.
Открытость и закрытость системы.
Потоки веществ.
Температура и теплообмен
Температура.
Нулевой принцип термодинамики.
Поток тепла.
Работа и энергия
Номенклатура переменных.
Работа через определяющие переменные.
Работа при деструктурировании системы.
Второй принцип термодинамики.
Закон преобразования и сохранения энергии.
Характеристические функции
Внутренняя энергия.
Энтропия.
Изменение энтропии, вызванное потоками.
Производство энтропии.
Энтропия как функция внутренних переменных.
Химический потенциал
Свободная энергия.
Особенности термодинамических функций.
Динамика внутренних переменных
Предпочтительные состояния.
Эволюционное уравнение.
Установившиеся неравновесные состояния
Динамика внутренних переменных.
Энтропия около стационарного состояния.
Производство энтропии.
О критерии устойчивости стационарных состояний.
Соотношение между потоками и термодинамическими силами.
Симметрия кинетических коэффициентов.
Простейшие примеры стационарных ситуаций вблизи равновесия.
Поток тепла.
Диффузия.
Перекрестные эффекты.
Идеализированные ситуации
Термодинамика идеального газа
Термодинамические функции.
Энтропия составной системы
Микроскопическая интерпретация идеальных газов
Фазовое пространство.
Число микросостояний системы.
Термодинамические функции.
Энтропия и температура.
Функции распределения
Равновесная функция распределения.
Кинетическое уравнение.
Распределение в энергетическом пространстве.
Энтропия и информация
Что же такое информация?
Содержит ли термодинамическая система информацию?
Простейший производственный цикл.
Энтропия и информация не сопоставимы.
Системы с реагирующими веществами
Кинетика химических превращений
Описание реагирующих смесей.
Простейшие примеры реакций.
Одномолекулярные реакции.
Бимолекулярные реакции.
Тримолекулярные реакции.
Сложные реакции.
Термодинамика химических превращений
Энтропия реагирующей смеси.
Пример: протекаемый реактор.
Брюсселятор
Химические часы.
Диссипативные структуры.
Термодинамика брюсселятора.
Проблемы описания живых организмов
Динамика сложных жидкостей
Интегральные и локальные законы течения
Локальные уравнения движения сплошных сред
Уравнение непрерывности и закон сохранения импульса.
Закон сохранения энергии и баланс энтропии.
Термодинамические потоки и процессы релаксации.
Принцип относительности для медленно-меняющихся движений.
Модели сплошных сред.
Динамика полимерных жидкостей
Классификация полимерных жидкостей.
О наборе внутренних переменных.
Определяющее соотношение для систем слабо перепутанных макромолекул.
Интегральные законы движения как следствие локальных
Протекание вязкой жидкости через трубу.
Протекание полимерной жидкости через трубу.
Динамика популяций
Динамика отдельной популяции
Балансовое уравнение.
Экспоненциальный рост.
Ограниченный рост — логистическая кривая.
Миграция.
Волна в логистической популяции.
Структура популяции.
Взаимодействующие популяции
Модель конкурирующих популяций.
Модель жертва-хищник.
Динамика биогеоценоза.
Особенности развития популяции человека
Эмпирические факты о популяции человека.
Сдерживаемый рост популяции человека.
Закон Мальтуса — экспоненциальный рост.
Ограниченный рост — логистическая кривая.
Меняющийся предел роста.
Опыт описания демографического перехода.
Описание катастрофических событий.
О пределах применимости теории.
Эволюция биогеосферы
Термодинамика биогеоценоза.
Принцип развития.
Динамика общественного богатства
Общественное богатство
Понятие стоимости.
Производство и балансовое соотношение.
Вопрос об источниках богатства
Трудовая теория стоимости.
Производство стоимости в неоклассической теории.
Энергетическая теория стоимости.
Закон замещения и трудовая теория стоимости
Роль производственного оборудования.
Обобщение трудовой теории стоимости.
Динамика производственных факторов
Закон производства стоимости
Технология и производство стоимости.
Простейшее приближение.
Аппроксимация производственной функции.
Производительность труда.
Экспоненциальный рост
Инвестиции и изменение технологии
Инвестиции и три типа развития.
Динамика технологических коэффициентов.
Динамика технологического индекса.
Динамика производственной системы
Земные превращения солнечной энергии
Термодинамика Земли
Потоки энергии и энтропии.
Иерархия подсистем.
Механизмы поглощения солнечной энергии
Фотосинтез.
От солнечной радиации к потокам воздуха и воды.
Солнечные батареи.
Производственная деятельность человека
Термодинамика производственного процесса.
Производственные циклы.
Работа в производственных процессах.
Принципы социодинамики
Архитектура общественной организации
Функциональная структура.
Переменные состояния индивидуума и социоконфигурация.
Стратификация и сословия.
Группы и организации.
Пример: стратификация советского общества по Кордонскому.
Динамика общественной структуры
Изменение функциональной структуры.
О механизме изменения функциональной структуры.
Кинетическое уравнение.
Правила перехода индивидуума.
Механизм принятия решения.
Формирование коллективного мнения.
Общественное производство
Экономические субъекты.
Простейшая экономическая система.
Проблема управления и согласования интересов.
Денежная система.
Стохастическая динамика внутренних переменных.
Динамика броуновской частицы
Распределение по импульсам.
Введение случайных сил.
Уравнение Ланжевена.
Среднее смещение броуновской частицы.
Уравнение для функции распределения.
Динамика рыночных отношений
Элементарная сделка.
Теория гарантированного дохода.
Уравнение Black — Scholes.
Формула Black — Scholes.
Элементарная теория рынка
Фундаментальные соотношения теории рынка.
Численность рыночных агентов.
Закон изменения цены.
Формализация поведения рыночных агентов.
Склонности к совершению сделки.
Склонности к спекулятивным сделкам.
Мотивация рыночных агентов.
Эволюционные уравнения.
Особенности динамики рынка.
Стационарное состояние рынка.
Колебания переменных рынка.
Исследование устойчивости рынка.
Статистическая интерпретация термодинамики
Макроскопическое и микроскопическое описания термодинамической системы
Введение статистического ансамбля
Статистика изолированной системы
Функция распределения — микроканоническое распределение.
Энтропия изолированной системы.
Статистика закрытой системы
Каноническое распределение.
Функция распределения и термодинамические величины.
Принцип максимальности энтропии
Традиционный функционал.
Ограничения в задаче о максимизации.
Функция распределения.
Термодинамические характеристики.
Нетрадиционные функционалы.
Послесловие. О математическом моделировании
Инстинкт упорядочения
Уровень бессознательного.
Уровень сознательного.
Утверждения, в которые мы верим.
События.
Принципы описания событий
Пространство и время.
Принцип самосохранения.
Примеры событий.
Математическое моделирование
Инструментальные средства описания.
Схема математического моделирования.
Математическая модель.
Система моделей физики.
Наука как общественный институт
Социальная функция науки.
О научном методе.
Организация научных исследований.
Профессия исследователя.
ЛитератураМногостраничное цифровое издание (600 dpi) с копируемым текстом и закладками. — Качество файла: 4+ (субъективная оценка по 5-балльной шкале). — MD5: db77d4a24c1ac12078978f17bf52c199Термодинамика, физическая и коллоидная химия, смежные вопросы: аннотированный список литературы